黃新星

（四川川投田灣河開發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都 610000）

1 電氣接地的作用

1.1 避免電擊

在電氣系統(tǒng)的運行過程中，雷擊會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生直接的影響，且雷擊對電氣系統(tǒng)的危害性很大。在當(dāng)前的建筑工程項目中，由于建筑多為高層建筑，各類建筑工程的建設(shè)密度逐步增大、高度逐步增加，在此情況下雷擊將是電氣系統(tǒng)面臨的主要威脅。此外，電氣系統(tǒng)中包含了各種電氣設(shè)備，這些設(shè)備中存在導(dǎo)電體，如果出現(xiàn)雷擊情況，將會造成設(shè)備的損壞。而電氣接地是一種保護技術(shù)，不僅能夠維持電氣設(shè)備的穩(wěn)定運行，還能夠提高電氣系統(tǒng)的可靠性，使得電氣系統(tǒng)在運行過程中，即使受到雷擊威脅，也依舊能夠保持在最佳的運行狀態(tài)。電氣接地使得電氣系統(tǒng)中吸引的電流能夠經(jīng)由專有的接地電路傳輸?shù)降乇?，形成更為安全的回路系統(tǒng)，避免雷擊對電氣系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

1.2 保證系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)

在電氣系統(tǒng)的運行過程中，電氣接地實現(xiàn)了對電氣設(shè)備、系統(tǒng)的保護，通過系統(tǒng)中相關(guān)傳輸裝置與地面的連接處理，有效提升了電氣系統(tǒng)運行的安全性。因此，從根本上看，電氣接地維持了電氣系統(tǒng)的可靠運轉(zhuǎn)，使得電氣系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)生活的基本需求。

2 電氣接地系統(tǒng)的主要類型

2.1 tn-s系統(tǒng)

近年來，隨著電氣事業(yè)的快速發(fā)展，電氣自動化中的電氣接地技術(shù)逐步進步。電氣系統(tǒng)中大多采用的是tn-s系統(tǒng)，這種電氣接地系統(tǒng)的應(yīng)用實現(xiàn)了接零保護，有效發(fā)揮了接地保護作用。在實際的應(yīng)用中，PE線與三相四線的有序相加，能夠使電氣系統(tǒng)的接地保護達(dá)到基本的要求。在應(yīng)用tn-s系統(tǒng)實現(xiàn)接地保護時，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在即使電氣自動化系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備存在外殼漏電威脅，tn-s系統(tǒng)也可以實現(xiàn)漏電電路向短路電流的轉(zhuǎn)化。這種電流轉(zhuǎn)化雖然會造成單相接地短路故障，但是漏電設(shè)備基本上不會對人體、系統(tǒng)產(chǎn)生較大的威脅，保障了系統(tǒng)的安全、可靠運行[1]。這種情況下，變電所與電氣設(shè)備的接地裝置接觸電勢、跨步電勢需符合以下公式：

式中：Ej為接觸電勢，V；Ek為跨步電勢，V；ρb為地表面土壤電阻率，Ω·m[2]。

這種電氣接地使用時，如果面臨的是相對惡劣的環(huán)境，需適當(dāng)降低接觸電勢與跨步電勢，比如在礦山、井下環(huán)境中。通常情況下，如果在電氣自動化系統(tǒng)使用時，有關(guān)的電子設(shè)備沒有明確的接地保護要求，就可以應(yīng)用tn-s系統(tǒng)來實現(xiàn)接地保護。

2.2 tn-c-s系統(tǒng)

電子自動化系統(tǒng)中，電氣接地保護還包含了tn-c-s系統(tǒng)。由于存在組成方式的差異性，使得在實際的應(yīng)用中，可以有tn-c系統(tǒng)與tn-s系統(tǒng)兩種類型。相較而言，tn-s系統(tǒng)比較特殊，當(dāng)該系統(tǒng)的中性線與接地線經(jīng)由接地處理以后，該系統(tǒng)就不需要再與其他的電氣設(shè)備相連接。此種情況下，tn-s系統(tǒng)中的中線性基本上不帶電，有效保障了系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性。在電氣自動化系統(tǒng)的運行與使用過程中，需對特殊電氣設(shè)備的接地引線加以科學(xué)應(yīng)用，引出接地體以后來根據(jù)其具體情況，進行接地電阻的選擇，使得電氣設(shè)備的基準(zhǔn)位相對正確[3]。隨著未來電氣行業(yè)自動化、智能化發(fā)展步伐的加快，tn-c-s系統(tǒng)將具有更為廣闊的應(yīng)用空間。

3 接地系統(tǒng)應(yīng)用實例分析

我國的電氣接地技術(shù)規(guī)范中，僅僅指出了均勻土壤條件下接地網(wǎng)的接地電阻計算規(guī)則，但是從現(xiàn)實的情況來看，均勻土壤的要求很難達(dá)到。以我國廣大地區(qū)的土壤條件為例，土壤構(gòu)成都具有復(fù)雜性。因此，在設(shè)計電氣接地系統(tǒng)時，設(shè)計人員需要充分分析接地層的土壤結(jié)構(gòu)構(gòu)成情況。當(dāng)前，很多電氣接地系統(tǒng)在設(shè)計時，在土壤接地特性的分析上都是將其作為雙層土壤結(jié)構(gòu)來進行分析的。在實際的電氣設(shè)備安裝與使用時，接地系統(tǒng)的設(shè)計主要是為了形成雷電感應(yīng)、故障電流向大地傳輸?shù)膶Ｓ型ǖ溃Ｕ想姎庠O(shè)備的可靠運行。如果在電氣系統(tǒng)的運行過程中受到了雷電威脅，電氣接地就能夠最大程度上實現(xiàn)對雷電流的處理，保護電氣設(shè)備、系統(tǒng)的可靠運行。在電氣接地系統(tǒng)安裝與使用中，相關(guān)的文件中有著明確的規(guī)定，有關(guān)人員只有嚴(yán)格按照規(guī)定來實施，才能夠保障接地連接的正確性。此外，接地保護時材料選擇也是重要的環(huán)節(jié)，不同的土壤條件下需使用不同的導(dǎo)體材料，以應(yīng)對土壤電阻率的變化。

4 電氣自動化系統(tǒng)中的電氣接地與保護技術(shù)

4.1 直接接地

近年來，隨著技術(shù)的進步，電氣自動化的發(fā)展步伐加快，一些智能化技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用使得智能化將成為電氣行業(yè)發(fā)展的主要趨勢。在一些電氣系統(tǒng)中，通信設(shè)備與自動化設(shè)備的同時存在使得電氣系統(tǒng)需要具有較高的接地保護設(shè)計。在整個電氣自動化系統(tǒng)的運行與使用過程中，相關(guān)人員尤其要加強對自動化電子設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測，保障這些設(shè)備能夠具有較高的可靠性。電氣自動化系統(tǒng)中的接地保護設(shè)計時，設(shè)計人員需結(jié)合不同的能量需求，對電子設(shè)備中的相關(guān)數(shù)據(jù)實施精準(zhǔn)分析與轉(zhuǎn)換。必要情況下可以適當(dāng)放大模擬信號與邏輯信號，將微電流與微電位作為基礎(chǔ)平臺，根據(jù)所掌握的各種數(shù)據(jù)信息與信號等，來為輸入輸出信息、邏輯動作的控制提供可靠的依據(jù)。在一些電氣系統(tǒng)的接地保護設(shè)計上，也可以通過直接接地來實現(xiàn)接地保護，盡量將大截面絕緣狀態(tài)的銅芯作為接地引線，并在接地連接過程中，將電子設(shè)備的兩端分別實現(xiàn)直接接地與電位連接處理，使電子設(shè)備的電源、基準(zhǔn)電位能夠維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)下[4]。

4.2 工作接地

在電氣自動化系統(tǒng)中，工作接地同樣是一種重要的接地保護技術(shù)。在具體的應(yīng)用中，此種接地方式主要是要在電氣系統(tǒng)設(shè)計、安裝過程中將變壓器中線作為直接的接地對象。在此種接地方式下，接線端子是保障工作接地成功率的重要因素，在實際的工作接地設(shè)計時，需在配電過程中將接線端子存儲于柜中，使工作接地更為可靠與安全。在這種情況下，接線端子不可與PE線連接，否則，極易出現(xiàn)接地故障。如果是高壓電氣系統(tǒng)，中線點接地能夠維持接地電壓更為安全、穩(wěn)定的狀態(tài)，且在這種接地設(shè)計時零序電壓偏移情況更容易控制，能夠?qū)崿F(xiàn)整個電氣系統(tǒng)中的電壓平衡調(diào)節(jié)[5]。

4.3 防雷接地

智能化設(shè)備在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用使得要維持電氣系統(tǒng)的可靠運行，就必須做好防雷接地設(shè)計。由于設(shè)備的特殊性，必須使電氣系統(tǒng)具有較高的抗干擾、防雷擊能力。比如電子監(jiān)控設(shè)備、報警系統(tǒng)等，都需要進行防雷接地設(shè)計。當(dāng)前，在電氣自動化技術(shù)的快速發(fā)展過程中，要發(fā)揮智能化設(shè)備的優(yōu)勢，相關(guān)設(shè)計人員需結(jié)合電氣系統(tǒng)的具體情況，做好防雷接地設(shè)計，安裝防雷接地系統(tǒng)，使電氣自動化系統(tǒng)的防雷接地設(shè)計能夠符合系統(tǒng)安全性的要求。在防雷設(shè)計安裝時，可以利用針帶組合來對接閃器實施必要的處理，將屋面金屬設(shè)備與網(wǎng)格連接，最大程度上降低雷電威脅。在電氣系統(tǒng)的外部防雷處理上，需對建筑物外墻面、樓層鋼筋等各種金屬設(shè)備實施接地處理。以某建筑工程為例，其防雷接地流程如圖1所示。

圖1 防雷接地流程

4.4 屏蔽與防靜電

在電氣系統(tǒng)的接地保護上，接地設(shè)備起著重要的抗干擾作用，尤其是電磁與靜電作用將會直接影響電氣自動化系統(tǒng)的可靠運行，而接地設(shè)備的應(yīng)用有效降低了這種干擾。電氣自動化系統(tǒng)中，需保障接地設(shè)備外殼與PE線連接的正確性，通過PE線與屏蔽管線兩端位置的確定，在這些位置對屏蔽接地線加以連接處理。在相對干燥與潔凈的室內(nèi)空間內(nèi)，移動摩擦是造成靜電現(xiàn)象的直接原因，在電氣自動化系統(tǒng)中，相關(guān)的電氣設(shè)備需具有極強的抗靜電能力，通過接地設(shè)備的可靠連接來實現(xiàn)。

4.5 安全保護

電氣自動化系統(tǒng)的安全保護，主要是通過電氣設(shè)備中不含電金屬配件的連接作用來實現(xiàn)導(dǎo)電體與地體的連接的。當(dāng)前，隨著人們生活質(zhì)量的提升，在電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用中，人們對安全保護接地提出了更高的要求，在強弱電設(shè)備、不帶電設(shè)備中，安全接地保護的實現(xiàn)能夠有效減少設(shè)備運行的安全隱患。因此，相關(guān)設(shè)計人員需結(jié)合系統(tǒng)的實際情況，做好相應(yīng)的安全保護接地設(shè)計，實現(xiàn)安全管理與控制。安全接地保護中，接地電阻大小決定著壓降值的大小，在設(shè)計過程中，利用接地電阻的控制能夠?qū)航抵稻S持在相對安全的范圍內(nèi)，保障電氣自動化系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。

5 結(jié)束語

近年來，我國電氣行業(yè)逐步朝著自動化、智能化的方向邁進，電氣自動化系統(tǒng)逐步在生產(chǎn)生活領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。為保障電氣自動化系統(tǒng)的可靠運行，相關(guān)人員需做好電氣接地保護設(shè)計，最大程度上實現(xiàn)雷電威脅控制，發(fā)揮電氣自動化系統(tǒng)的功能與性能優(yōu)勢。